우리은하중심에 있는 Sgr B2 분자운 지역에 대하여 $HCO^{+}1-0$ 천이선을 관측하여 이 지역의 역학적, 화학적 특성을 연구하였다. 이 지역에는 속도가 ${\sim}50$과 ${\sim}100kms^{-1}$인 가스 구름이 상호작용을 하고 있는 것으로 보이며, 이에 의하여 Sgr B2 분자운의 새로운 별-탄생이 촉진될 수 있다고 여겨진다. 속도성분이 ${\sim}50kms^{-1}$인 지역에서, 뚜렷한 가스 집중을 보이는 'OF38 분자운'('Odenwald & Fazio FIR 38' Cloud)이 새로이 발견되었다. 이 분자운의 $HCO^+$ 칼럼밀도는 $N(HCO^+)=(2-5){\times}10^{14}cm^{-2}$, 크기는 약 15pc이며, 총 질량은 약 $10^6M_{\odot}$으로 계산되었다. 그리고 이 Sgr B2 지역에는 속도 범위가 $100kms^{-1}$에 이르는 큰 규모의 터뷸런트한 컴포넌트가 넓게 퍼져 존재하며, 이 성분의 $N(HCO^+)=1{\times}10^{13}cm^{-2}$으로 상당한 양으로 존재함을 알 수 있다. 그러나 이 지역에서 관측되는 $HCO^+$의 생성반응은, 기존에 제안되었던 $H^{+}_3$와 CO의 반응보다는, 충격파의 영향에 의하여 증가하는 $C^+$와 OH의 반응에서 보다 효과적으로 생성될 것으로 보인다. 새로이 발견된 'OF38 분자운'의 물리 화학적 특성을 밝히는 일은 앞으로의 과제라고 생각한다.
우리은하중심에 있는 Sgr B2 분자운 지역에 대하여 $HCO^{+}1-0$ 천이선을 관측하여 이 지역의 역학적, 화학적 특성을 연구하였다. 이 지역에는 속도가 ${\sim}50$과 ${\sim}100kms^{-1}$인 가스 구름이 상호작용을 하고 있는 것으로 보이며, 이에 의하여 Sgr B2 분자운의 새로운 별-탄생이 촉진될 수 있다고 여겨진다. 속도성분이 ${\sim}50kms^{-1}$인 지역에서, 뚜렷한 가스 집중을 보이는 'OF38 분자운'('Odenwald & Fazio FIR 38' Cloud)이 새로이 발견되었다. 이 분자운의 $HCO^+$ 칼럼밀도는 $N(HCO^+)=(2-5){\times}10^{14}cm^{-2}$, 크기는 약 15pc이며, 총 질량은 약 $10^6M_{\odot}$으로 계산되었다. 그리고 이 Sgr B2 지역에는 속도 범위가 $100kms^{-1}$에 이르는 큰 규모의 터뷸런트한 컴포넌트가 넓게 퍼져 존재하며, 이 성분의 $N(HCO^+)=1{\times}10^{13}cm^{-2}$으로 상당한 양으로 존재함을 알 수 있다. 그러나 이 지역에서 관측되는 $HCO^+$의 생성반응은, 기존에 제안되었던 $H^{+}_3$와 CO의 반응보다는, 충격파의 영향에 의하여 증가하는 $C^+$와 OH의 반응에서 보다 효과적으로 생성될 것으로 보인다. 새로이 발견된 'OF38 분자운'의 물리 화학적 특성을 밝히는 일은 앞으로의 과제라고 생각한다.
The $HCO^+$ 1-0 transition line was observed toward the Sgr B2 region in our Galactic center. We found that there exist two large-scale velocity structures of $v_{lsr}\;{\sim}50\;and\;{\sim}100kms^{-1}$, which are thought to interact with each other. A new gas clump 'OF28 Cloud...
The $HCO^+$ 1-0 transition line was observed toward the Sgr B2 region in our Galactic center. We found that there exist two large-scale velocity structures of $v_{lsr}\;{\sim}50\;and\;{\sim}100kms^{-1}$, which are thought to interact with each other. A new gas clump 'OF28 Cloud'('Odenwald & Fazio FIR 38' Cloud), showing different chemical and kinematical properties with the Sgr B2(M) cloud, was found in the $50kms^{-1}$ gas component. Toward the core of this component, we derive the $HCO^+$ total column density, $N(HCO^+)=(2-5){\times}10^{14}cm^{-2}$ and the mass $M=1{\times}10^6M_{\odot}$, by estimating its size, ${\sim}15pc$, from the half-power width of this component. We also found that there is a highly turbulent component in this region in the velocity range of about $100kms^{-1}$. The column density of this component is $N(HCO^+)=1{\times}10^{13}cm^{-2}$. The $HCO^+$ in this region may form effectively by the reaction between $C^+$ and OH, which are the elements whose abundances increase rapidly in shocked region.
The $HCO^+$ 1-0 transition line was observed toward the Sgr B2 region in our Galactic center. We found that there exist two large-scale velocity structures of $v_{lsr}\;{\sim}50\;and\;{\sim}100kms^{-1}$, which are thought to interact with each other. A new gas clump 'OF28 Cloud'('Odenwald & Fazio FIR 38' Cloud), showing different chemical and kinematical properties with the Sgr B2(M) cloud, was found in the $50kms^{-1}$ gas component. Toward the core of this component, we derive the $HCO^+$ total column density, $N(HCO^+)=(2-5){\times}10^{14}cm^{-2}$ and the mass $M=1{\times}10^6M_{\odot}$, by estimating its size, ${\sim}15pc$, from the half-power width of this component. We also found that there is a highly turbulent component in this region in the velocity range of about $100kms^{-1}$. The column density of this component is $N(HCO^+)=1{\times}10^{13}cm^{-2}$. The $HCO^+$ in this region may form effectively by the reaction between $C^+$ and OH, which are the elements whose abundances increase rapidly in shocked region.
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문제 정의
2000). 이번 연구에서는 HCO+ 성간분자의 천이선을 이용하여 Sgr B2 주변의 넓은 지역을 관측하여 이 분자운과 연관된 역학적 구조를 확인하고, 이러한 구조가 이 분자운의 별-탄생을 촉진하거나 흥미로운 다른 현상을 유발하는 근원적인 이유가 되는지를 연구하였다.
가설 설정
이 'OF38 분자운, 과 Sgr Bl의 적분강도의 피크 값(그림 1)으로부터, 앞서 넓은 속도성분에서 구 한 것과 같은 방법으로, 광학적 깊이가 작은 것을 가정하여, 총 칼럼 밀도 값을 구하였다. 그 값은, lOF38 분자운'에서 N(HCO+) = (2 - 5) X 10Mcm-2이고, Sgr Bl에서는 (1 - 2) x 1014cm-2o]rq-.
제안 방법
그림 5. 관측된 HCO+ 1-0선에 대하여 두 가지 속도 성분(0-60kmsT와 7。- 130kmsT)으로 분리하여 만들어진 적분 강도 지도. 속도는 각 패널의 왼쪽 위에 표시되어 있으며, Sgr B2(M)과 Sgr Bl의 위치는 검은 네모상자로 표시되어 있다.
전반적인 세기 분포를 비교하기 위하여, 대규모적인 세기 분포의 추적자로 사용되는 CO 분자 중에서 보다 광학적 깊이가 작은 13CO분자선 지도를 그림 2에 포함시켰다. 13CO 분자선은 12CO 분자선보다는, 우리은하 중심에서의 동위원소 비 (FC]/μ3。]) 인 약 25배(참조: Minh, Irvine, & Friberg 1992) 정도 광학적 깊이가 작다.
칠레의 ESO에 있는 SEST 전파망원경을 이용하여 우리은하중심에 있는 Sgr B2 분자운 지역에 대하여 HCO+ 1-0 천이선을 관측하였다. 관측결과, 이 지역에는 속도가 ~ 50과 ~ lOOkmsT 인 큰 규모의 서로 다른 구조가 존재하며, 이 두 속도 성분들은 상호 작용을 하는 것으로 보이며, 이에 의하여 Sgr B2 분자운의 새로운 별-탄생이 촉진될 수 있다고 여 겨진다.
대상 데이터
관측은 2000년 4월에 칠레 라시야(LaSilla, Chile)에 위치한 지름 15미터의 SEST(Swedish-ESO telescope) 전파망원경(Booth et al. 1989)을 사용하여 수행되었다. 관측된 분자선은 HCO+ 1- 0(89.
이론/모형
관측된 영역은 은하경도 l = 0.3° ~ 0.8°그리고은하위도 b = -0.2° ~+0.2°의 지역이며, 양쪽 방향으로 2호분(arcminute)씩의 간격으로 전체 지도가 만들어졌으며, 스펙트럼들은 위치-변환(position switching) 방법으로 관측되었다. 이때의 참고위치(reference position)로는, 관측하는 속도영역에서, 관측대상 천이선들이, 관측 예정 rms 값 이상으로 관측되지 않는 위치인 (M)) = (0, 2.
5°)를 사용하였다. 이 논문에서 사용된 안테나 온도(“)는 안테나 손실과 대기손실(atmospheric loss)이 표준 쵸 퍼-휠(chopper wheel) 방법으로 보정되었으나, 천체의 밀도 분포를 고려한 빔-희 석(beam dilution)은 고려하지 않았다. 관측된 주파수에서의 대표적인 시스템 잡음 온도는 약 150K(SSB)이었으며, 관측된 스펙트럼들의 대표적인 rms 값은 약 0.
성능/효과
2000). 이번 연구는 이러한 앞선 연구에서 제시된 가능성을 보다 구체적으로 확인하는 것이지만, 그러나 "CO와 같은 일반적인 밀도 추적자로서는 뚜렷이 분별이 어려운, 다른 화학적 특성을 갖는 *OF38 분자운, 이 존재하고 있다는 사실을 보여준다. 이 분자운이 Sgr B2(M) 분자운과의 충돌을 일으키고, 이 지역적인 별-탄생을 촉진시킬 가능성이 매우 높다고 생각된다.
칠레의 ESO에 있는 SEST 전파망원경을 이용하여 우리은하중심에 있는 Sgr B2 분자운 지역에 대하여 HCO+ 1-0 천이선을 관측하였다. 관측결과, 이 지역에는 속도가 ~ 50과 ~ lOOkmsT 인 큰 규모의 서로 다른 구조가 존재하며, 이 두 속도 성분들은 상호 작용을 하는 것으로 보이며, 이에 의하여 Sgr B2 분자운의 새로운 별-탄생이 촉진될 수 있다고 여 겨진다. 이 SgrB2 지 역에는 또한 속도 범위가 lOOkms-i에 이르는 높은 터뷸런스 컴포넌트가 넓게 퍼져 존재하며, 이 성분의 HCO+ 칼럼 밀도는 N(HCO+) = (0.
이 논문에서 사용된 안테나 온도(“)는 안테나 손실과 대기손실(atmospheric loss)이 표준 쵸 퍼-휠(chopper wheel) 방법으로 보정되었으나, 천체의 밀도 분포를 고려한 빔-희 석(beam dilution)은 고려하지 않았다. 관측된 주파수에서의 대표적인 시스템 잡음 온도는 약 150K(SSB)이었으며, 관측된 스펙트럼들의 대표적인 rms 값은 약 0.15K 이었다.
후속연구
우선 HCO+의 천이선들은 광학적 깊이가 CO 분자선들보다 작아 넓은 지역의 밀도를 보다 잘 추적할 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 HCO+ 분자는 그 생성과정이, 충격파의 영향에 있는 지역인 저밀도 성운에서의 전혀 다른 생성과정(Turner 1995)이 존재하므로, 이러한 지역에서 그 분자량이 증가될 수 있다는 점에서 CO와는 다른 새로운 현상이 추적될 수 있을 것으로 예측된다. 다음의 2장에서는 HCO+ 분자선의 관측에 대하여, 그리고 3장에서 HCO+의 관측 결과와 이로부터 예상되는 새로운 현상에 대한 논의를 정리하였다.
앞서 넓은 속도 성분에서 언급하였듯이 HCO+/H2 함량의 비(f(HCO+))의 값을 1(厂8 - [이이라고 하면, 총 질량 은 약 ISM。으로 계산되어 상당한 질량의 가스덩어리로 존재함을 알 수 있다. 그러나 이 지역에서 HCO+의 생성이 저밀도 성운에서의 화학적 특성에 의하여 영향을 받았다면 총 가스 질량의 계산에는 이에 상응하는 불확실성이 존재할 것이다.이 분자운의 물리적 특성은 보다 자세한 앞으로의 연구가 필요하다.
즉 충격파의 영향이 광범위한 지역으로, 충격파에 의하여 크게 증가되는 성분으로 알려진 C+와 OH가 HCO+ 생성의 주요 반응식이 될 수 있을 것으로 생각된다. 그렇다면 이제까지 알려진 것과는 달리 HCO+ 매우 좋은 충격파 지역의 추적자로서 활용될 수 있을 것이다. 이번 연구에서 밝혀진 새로운 가스코어인, OF38 분 자운'은 물리 화학적 특성에 대하여 보다 많은 연구가 필요하며, 흥미로운 현상이 기대된다.
이 FIR 소스는 연속파 전파는 확인이 되지 않는 것으로 보아 아직 새로운 별이 형성되어 있지는 않은 것 같다. 아직 별이 탄생되지는 않았고, 또한 화학적으로 특이한 현상을 보이는 이 lOF38 분자운은 매우 흥미로운 연구대상이 될 것 같다.
1991)와는 다른 처음 알려진 새로운 속도 컴포넌트이다. 앞으로 이 Sgr B2와 Sgr A의 상호 연관 관계에 대한 보다 많은 연구는 우리 은하중심 지역의 매우 복잡한 역학적 구조를 연구할 수 있는 중요한 기회를 제공할 것이다.
HCO+ 분자는 CO와 밀접하게 연관된 분자로 알려져 왔으며, 크게는 분자운의 전체적인 총 칼럼 밀도의 추적자로서 여겨져 왔다. 우선 HCO+의 천이선들은 광학적 깊이가 CO 분자선들보다 작아 넓은 지역의 밀도를 보다 잘 추적할 수 있을 것으로 생각된다. 그러나 HCO+ 분자는 그 생성과정이, 충격파의 영향에 있는 지역인 저밀도 성운에서의 전혀 다른 생성과정(Turner 1995)이 존재하므로, 이러한 지역에서 그 분자량이 증가될 수 있다는 점에서 CO와는 다른 새로운 현상이 추적될 수 있을 것으로 예측된다.
lOF38 분자운'의 이러한 특성은, 내부에서 별 탄생이 가시적으로 나타나기 직전의, 특이한 화학적 현상을 보여주는 흥미로운 예가 아닌가 생각된다. 이 lOF38 분자운의 특성에 대하여는 앞으로의 보다 체계적인 연구가 있어야 할 것으로 생각된다.
이 넓은 속도 성분은 그림 4에서 보듯이 가스가 집중되어 있는 뚜렷한 코어들과는 별도로 넓게 분포함을 알 수 있다. 이 넓은 속도성분과 알려진 고밀도 분자운들과의 상관관계는 보다 더 많은 연구가 필요한 흥미로운 주제로 생각된다.
그러나 이 지역에서 HCO+의 생성이 저밀도 성운에서의 화학적 특성에 의하여 영향을 받았다면 총 가스 질량의 계산에는 이에 상응하는 불확실성이 존재할 것이다.이 분자운의 물리적 특성은 보다 자세한 앞으로의 연구가 필요하다.
이러한 HCO+의 화학적 특성은 기존에 알려진 총칼럼밀도의 추적자로서의 역할보다는 충격파의 추적자로서의 역할을 할 수 있다는 흥미로운 사실을 알려준다. 이 새로이 발견된 “OF38 분자운의 물리 화학적 특성을 밝히는 일은 앞으로의 과제라고 생각한다.
그러나 다른 위치에서 관측된 전체적인 결과를 보면, 이 지역에도 서로 다른 두 속도 성분의 가스 구름이 존재한다고 보아야 할 것이다. 이러한 분석은 앞으로 다른 동위원소를 포함하는 HCO+ 분자선을 관측하여 확인하여야 할 것이다. 그러나 다른 지역들은 총밀도가 상대적으로 낮은 지역으로 이곳에서 나타나는 스펙트럼선의 모습들은, 크게는 두 속도 성분으로 분명히 분리되면서, 터뷸런스의 영향을 많이 받은 모양을 보인다.
그렇다면 이제까지 알려진 것과는 달리 HCO+ 매우 좋은 충격파 지역의 추적자로서 활용될 수 있을 것이다. 이번 연구에서 밝혀진 새로운 가스코어인, OF38 분 자운'은 물리 화학적 특성에 대하여 보다 많은 연구가 필요하며, 흥미로운 현상이 기대된다.
참고문헌 (18)
Booth, R. S., Delgado, G., Hagsrom, M., Johansson, L. E. B., & Murphy, D. C. 1989, A&A, 216, 315
Gordon, M. A., Berkermann, U., Mezger, P. G., Zylka, R., Haslam, C. G. T., Kreysa, E., Sievers, A., & Lemke, R. 1993, A&A, 280, 208
Hasegawa, T., Sato, F., Whiteoak, J. B., & Miyawaki, R. 1994, ApJ, 429, L77
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